JP2012150381A - Projector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector capable of sufficiently enhancing contrast by suppressing an occurrence of a black floating as much as possible.SOLUTION: A projector 1 according to the present invention comprises: an illuminating device 2 emitting a plurality of color light beams; a plurality of liquid crystal light valves 11R, 11G and 11B being a reflection type of a vertical alignment mode and modulating individual color light beams; a retardation compensation plate 12 including a C plate and an O plate disposed between the illuminating device 2 and the plurality of liquid crystal light valves 11R, 11G and 11B; a color synthesizing element 4 synthesizing the color light beams having been modulated; and a projection optical system 5 projecting light having been synthesized on a projection surface to be projected. A transverse plane phase difference value of the retardation compensation plate 12 corresponding to at least one of the plurality of liquid crystal light valves 11R, 11G and 11B is different from a transverse plane phase difference value of the retardation compensation plate 12 corresponding to other liquid crystal light valves 11R, 11G and 11B.

Description

本発明は、プロジェクターに関する。   The present invention relates to a projector.

近年、正面から観察したときのコントラストに優れているとして、垂直配向(Vertical Alignment、以下、VAと略記することもある)モードの液晶ライトバルブを備えたプロジェクターが提案されている。VAモードの液晶ライトバルブは、一対の基板間に負の誘電率異方性を有する液晶層を挟持し、電圧無印加状態において液晶分子を略垂直に配向させたものである。しかしながら、このようなVAモードの液晶ライトバルブを用いても、斜め方向から観察する場合にはコントラストが低下し、表示品位が低下する。   In recent years, a projector having a vertical alignment (hereinafter sometimes abbreviated as VA) mode liquid crystal light valve has been proposed as having excellent contrast when viewed from the front. A VA mode liquid crystal light valve is obtained by sandwiching a liquid crystal layer having negative dielectric anisotropy between a pair of substrates and aligning liquid crystal molecules substantially vertically in a state where no voltage is applied. However, even when such a VA mode liquid crystal light valve is used, the contrast is lowered when viewing from an oblique direction, and the display quality is lowered.

そこで、従来では、厚さ方向に沿う光学軸を有する位相差補償素子、いわゆるCプレートを用いて、液晶層を斜めに通過する光の位相差を補償することが行われている。その際、液晶分子のプレチルト方向に対してCプレートの光学軸が平行となるようにCプレートを傾けて配置することにより、液晶の正面位相差をCプレートで補償するようにしている。この場合、Cプレートを傾斜した姿勢で配置するための治具が必要になる。   Therefore, conventionally, a phase difference of light passing obliquely through the liquid crystal layer is compensated by using a phase difference compensation element having an optical axis along the thickness direction, a so-called C plate. At this time, the C plate is tilted so that the optical axis of the C plate is parallel to the pretilt direction of the liquid crystal molecules, so that the front phase difference of the liquid crystal is compensated by the C plate. In this case, a jig for arranging the C plate in an inclined posture is required.

ところが、この傾斜治具の位置ズレ(傾斜角度のズレ)や、液晶配向の方位角のズレが生じた場合には、Cプレートを傾けただけでは十分な位相差補償を行うことができない。また、液晶パネルのセル厚にばらつきが生じたとき、セル厚変化に対する液晶パネルの正面位相差をCプレートの傾き角で調整する必要がある。ところが、この場合、Cプレートの実効的なリタデーションが最適条件からずれることになり、十分な位相差補償ができない。さらに、液晶分子のプレチルト角が大きくなるに従ってCプレートの傾斜角も大きくなるが、このとき、入射偏光に対してP偏光とS偏光との反射率の違いが生じ、入射偏光の軸がずれることでコントラストが低下する。   However, when the positional deviation of the inclination jig (inclination angle deviation) or the azimuth angle deviation of the liquid crystal alignment occurs, sufficient phase difference compensation cannot be performed only by inclining the C plate. Further, when the cell thickness of the liquid crystal panel varies, it is necessary to adjust the front phase difference of the liquid crystal panel with respect to the cell thickness change by the inclination angle of the C plate. However, in this case, the effective retardation of the C plate deviates from the optimum condition, and sufficient phase difference compensation cannot be performed. Further, as the pretilt angle of the liquid crystal molecules increases, the tilt angle of the C plate also increases. At this time, however, the difference in reflectance between P-polarized light and S-polarized light occurs with respect to incident polarized light, and the axis of incident polarized light is shifted. Decreases the contrast.

そこで、このようなCプレートに加えて二軸性の屈折率異方性を有する位相差補償素子、いわゆるOプレートを用いてより高い位相差補償を行い、コントラストを高めることが提案されている(例えば特許文献1参照)。   In view of this, it has been proposed to increase the contrast by performing higher phase difference compensation using a so-called O plate having a biaxial refractive index anisotropy in addition to such a C plate. For example, see Patent Document 1).

特開2009−145862号公報JP 2009-145862 A

特許文献1に記載のプロジェクターでは、液晶パネルの光射出側にCプレートとOプレートとが配置されている。しかしながら、赤色光変調用、緑色変調用、青色変調用の各液晶パネルの光射出側に単にCプレートとOプレートを配置しただけでは、黒表示が若干明るくなる現象、いわゆる黒浮きが生じてしまい、コントラストを十分に向上することができない。   In the projector described in Patent Document 1, a C plate and an O plate are arranged on the light emission side of the liquid crystal panel. However, if the C plate and the O plate are simply arranged on the light emission side of the liquid crystal panels for red light modulation, green modulation, and blue modulation, a phenomenon that the black display is slightly brightened, so-called black floating occurs. The contrast cannot be improved sufficiently.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、黒浮きの発生を極力抑えることでコントラストを十分に向上することが可能なプロジェクターの提供を目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a projector capable of sufficiently improving contrast by suppressing the occurrence of black float as much as possible.

上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、異なる色の複数の色光を射出する照明装置と、前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、前記照明装置と各々の前記液晶ライトバルブとの間に設けられ、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する第1位相差補償層と、二軸性の屈折率異方性を有する第2位相差補償層と、を含む位相差補償板と、前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、前記複数の液晶ライトバルブのうち、少なくとも一つの液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値が、他の液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値と異なることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a projector according to the present invention includes an illumination device that emits a plurality of color lights of different colors, and a plurality of reflective liquid crystal light valves in a vertical alignment mode that modulates each of the plurality of color lights. A first retardation compensation layer provided between the illumination device and each of the liquid crystal light valves, the optical axis of which has a negative uniaxial refractive index anisotropy along the thickness direction, and biaxiality A phase difference compensation plate including a second phase difference compensation layer having a refractive index anisotropy, a color synthesis optical system for synthesizing color light modulated by the plurality of liquid crystal light valves, and the color synthesis optical system. A projection optical system that projects the combined light onto the projection surface, and among the plurality of liquid crystal light valves, the front phase difference value of the phase difference compensation plate corresponding to at least one liquid crystal light valve is Compatible with other liquid crystal light valves Wherein wherein the front retardation value of the phase difference compensating plate different from that.

異なる色の色光を変調する複数の液晶ライトバルブを備えたプロジェクターにおいては、いずれか一つの液晶ライトバルブに対して位相差補償板の正面位相差値、光学軸の配置等の諸条件を最適化し、他の液晶ライトバルブもそれに合わせるのが一般的であった。ところが、各液晶ライトバルブで変調する光の波長が異なり、液晶と位相差補償板とで波長分散が異なることから、全ての液晶ライトバルブに対して最適な位相差補償を行うことは不可能であった。そのため、最適化する基準となった液晶ライトバルブ以外の液晶ライトバルブで黒浮きが生じる結果、各色光を合成した後の合成光から得られる画像のコントラストが低下する、という問題が生じていた。   In projectors equipped with multiple liquid crystal light valves that modulate different colors of light, the conditions such as the front phase difference value of the phase difference compensation plate and the arrangement of the optical axes are optimized for any one liquid crystal light valve. In general, other liquid crystal light valves are also adapted to this. However, since the wavelength of the light modulated by each liquid crystal light valve is different and the chromatic dispersion is different between the liquid crystal and the phase difference compensator, it is impossible to perform optimum phase difference compensation for all liquid crystal light valves. there were. For this reason, black floating occurs in liquid crystal light valves other than the liquid crystal light valve that is the standard to be optimized, resulting in a problem that the contrast of the image obtained from the combined light after combining each color light is lowered.

これに対して、本発明のプロジェクターにおいては、複数の液晶ライトバルブのうち、少なくとも一つの液晶ライトバルブに対応する位相差補償板の正面位相差値を、他の液晶ライトバルブに対応する位相差補償板の正面位相差値に対して異ならせている。これにより、全ての液晶ライトバルブに対して最適な位相差補償を行うことができ、黒浮きの発生が抑えられ、コントラストを向上させることができる。   In contrast, in the projector of the present invention, the front phase difference value of the phase difference compensation plate corresponding to at least one liquid crystal light valve among the plurality of liquid crystal light valves is set to the phase difference value corresponding to the other liquid crystal light valves. It is different from the front phase difference value of the compensation plate. As a result, optimal phase difference compensation can be performed for all the liquid crystal light valves, occurrence of black float can be suppressed, and contrast can be improved.

本発明のプロジェクターにおいて、前記複数の液晶ライトバルブが、赤色光変調用液晶ライトバルブ、緑色光変調用液晶ライトバルブ、および青色光変調用液晶ライトバルブであり、前記赤色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値が、前記緑色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値よりも大きく、前記青色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値が、前記緑色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値よりも小さい構成が好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, the plurality of liquid crystal light valves may be a red light modulation liquid crystal light valve, a green light modulation liquid crystal light valve, and a blue light modulation liquid crystal light valve. The front phase difference value of the corresponding phase difference compensation plate is larger than the front phase difference value of the phase difference compensation plate corresponding to the green light modulation liquid crystal light valve, and corresponds to the blue light modulation liquid crystal light valve. It is preferable that the front phase difference value of the phase difference compensation plate is smaller than the front phase difference value of the phase difference compensation plate corresponding to the green light modulating liquid crystal light valve.

液晶ライトバルブが有する液晶層の波長分散は、長波長側で正面位相差が大きく、短波長側では正面位相差が小さいという特性を有している。したがって、赤色光用の位相差補償板の正面位相差値が緑色光用の位相差補償板の正面位相差値よりも大きく、青色光用の位相差補償板の正面位相差値が緑色光用の位相差補償板の正面位相差値よりも小さい構成とすれば、全ての液晶ライトバルブに対して最適な位相差補償を行うことができる。   The wavelength dispersion of the liquid crystal layer of the liquid crystal light valve has a characteristic that the front phase difference is large on the long wavelength side and the front phase difference is small on the short wavelength side. Therefore, the front phase difference value of the phase difference compensation plate for red light is larger than the front phase difference value of the phase difference compensation plate for green light, and the front phase difference value of the phase difference compensation plate for blue light is for green light. If the configuration is smaller than the front phase difference value of the phase difference compensation plate, optimum phase difference compensation can be performed for all liquid crystal light valves.

本発明の他のプロジェクターは、異なる色の複数の色光を射出する照明装置と、前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、前記照明装置と各々の前記液晶ライトバルブとの間に設けられ、光学軸が厚さ方向に沿う一軸性の負の屈折率異方性を有する第1位相差補償層と二軸性の屈折率異方性を有する第2位相差補償層とを含む位相差補償板と、前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、前記複数の液晶ライトバルブのうち、少なくとも一つの液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の面内方位における遅相軸の方位角が、他の液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の面内方位における遅相軸の方位角と異なることを特徴とする。   Another projector of the present invention includes an illumination device that emits a plurality of color lights of different colors, a plurality of reflective liquid crystal light valves in a vertical alignment mode that modulates each of the plurality of color lights, and each of the illumination devices and A first retardation compensation layer having a uniaxial negative refractive index anisotropy and a biaxial refractive index anisotropy provided between the liquid crystal light valve and an optical axis along the thickness direction. A phase difference compensation plate including two phase difference compensation layers, a color synthesis optical system that synthesizes color light modulated by the plurality of liquid crystal light valves, and light synthesized by the color synthesis optical system on a projection surface. A projection optical system, and the azimuth angle of the slow axis in the in-plane direction of the phase difference compensation plate corresponding to at least one liquid crystal light valve among the plurality of liquid crystal light valves is other liquid crystal light. Said phase corresponding to the valve Characterized in that differ from the azimuth of the slow axis in the in-plane orientation of the compensation plate.

本発明の他のプロジェクターにおいては、複数の液晶ライトバルブのうち、少なくとも一つの液晶ライトバルブに対応する位相差補償板の厚さ方向から見た遅相軸の方位角が、他の液晶ライトバルブに対応する位相差補償板の厚さ方向から見た遅相軸の方位角と異なっている。これにより、全ての液晶ライトバルブに対して最適な位相差補償を行うことができ、黒浮きの発生が抑えられ、コントラストを向上させることができる。   In another projector of the present invention, the azimuth angle of the slow axis viewed from the thickness direction of the retardation compensation plate corresponding to at least one liquid crystal light valve among the plurality of liquid crystal light valves is different from that of the other liquid crystal light valve. Is different from the azimuth angle of the slow axis as seen from the thickness direction of the phase difference compensation plate corresponding to. As a result, optimal phase difference compensation can be performed for all the liquid crystal light valves, occurrence of black float can be suppressed, and contrast can be improved.

本発明のプロジェクターにおいて、前記複数の液晶ライトバルブが、赤色光変調用液晶ライトバルブ、緑色光変調用液晶ライトバルブ、および青色光変調用液晶ライトバルブであり、前記照明装置と前記位相差補償板との間に、所定の透過軸を有する偏光ビームスプリッターが設けられ、前記赤色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の前記遅相軸と前記透過軸とのなす角度が、前記緑色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の前記遅相軸と前記透過軸とのなす角度よりも大きく、前記青色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の前記遅相軸と前記透過軸とのなす角度が、前記緑色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の前記遅相軸と前記透過軸とのなす角度よりも小さい構成が好ましい。   In the projector according to the aspect of the invention, the plurality of liquid crystal light valves are a red light modulation liquid crystal light valve, a green light modulation liquid crystal light valve, and a blue light modulation liquid crystal light valve, and the illumination device and the phase difference compensation plate Is provided with a polarization beam splitter having a predetermined transmission axis, and an angle formed between the slow axis and the transmission axis of the retardation compensation plate corresponding to the liquid crystal light valve for red light modulation is The phase difference compensator corresponding to the blue light modulating liquid crystal light valve is larger than an angle formed by the slow axis and the transmission axis of the phase difference compensating plate corresponding to the green light modulating liquid crystal light valve. An angle formed between the slow axis and the transmission axis is smaller than an angle formed between the slow axis and the transmission axis of the retardation compensation plate corresponding to the green light modulating liquid crystal light valve. Configuration is preferred.

位相差補償板の遅相軸と偏光ビームスプリッター(Polarized Beam Splitter, 以下、PBSと略記する)の透過軸とのなす角度は0度〜10度程度の小さい角度に設定されるのが通常である。   The angle between the slow axis of the phase difference compensator and the transmission axis of a polarized beam splitter (hereinafter abbreviated as PBS) is usually set to a small angle of about 0 to 10 degrees. .

本発明の第1実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a projector according to a first embodiment of the invention. プロジェクターの液晶ライトバルブ周辺の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the liquid crystal light valve periphery of a projector. 液晶ライトバルブを保持する三角柱ユニットの断面図である。It is sectional drawing of the triangular prism unit holding a liquid crystal light valve. 液晶ライトバルブの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a liquid crystal light valve. (A)〜(C)は位相差補償板の概略構成を示す断面図である。(A)-(C) are sectional drawings which show schematic structure of a phase difference compensating plate. (A)はCプレートの光学異方性を説明するための模式図、(B)はOプレートの光学異方性を説明するための模式図である。(A) is a schematic diagram for demonstrating the optical anisotropy of C plate, (B) is a schematic diagram for demonstrating the optical anisotropy of O plate. 画像形成光学系の各構成要素の光学軸配置の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the optical axis arrangement | positioning of each component of an image forming optical system. 本発明の原理を説明するためのポアンカレ球を示す図である。It is a figure which shows the Poincare sphere for demonstrating the principle of this invention. 上記のポアンカレ球をS1軸方向から見た正面図であり、位相差補償板の正面位相差値を変化させたときのポアンカレ球上の光の偏光状態の変化を示す図である。It is the front view which looked at said Poincare sphere from S1 axis direction, and is a figure which shows the change of the polarization state of the light on a Poincare sphere when the front phase difference value of a phase difference compensator is changed. 赤色光用の位相差補償板におけるポアンカレ球上での光の偏光状態の変化を示す図であり、(A)最適化していない場合、(B)最適化した場合、をそれぞれ示している。It is a figure which shows the change of the polarization state of the light on the Poincare sphere in the phase difference compensator for red light, (A) When not optimized, (B) The case where it optimizes is each shown. 青色光用の位相差補償板におけるポアンカレ球上での光の偏光状態の変化を示す図であり、(A)最適化していない場合、(B)最適化した場合、をそれぞれ示している。It is a figure which shows the change of the polarization state of the light on the Poincare sphere in the phase difference compensating plate for blue light, (A) When not optimized, (B) The case where it optimizes is each shown. 本発明の第2実施形態のプロジェクターにおいて、上記のポアンカレ球をS1軸方向から見た正面図であり、位相差補償板の遅相軸角度を変化させたときのポアンカレ球上での光の偏光状態の変化を示す図である。In the projector according to the second embodiment of the present invention, the Poincare sphere is viewed from the S1 axis direction, and the polarization of light on the Poincare sphere when the slow axis angle of the phase difference compensator is changed. It is a figure which shows the change of a state. 赤色光用の位相差補償板におけるポアンカレ球上での光の偏光状態の変化を示す図であり、(A)最適化していない場合、(B)最適化した場合、をそれぞれ示している。It is a figure which shows the change of the polarization state of the light on the Poincare sphere in the phase difference compensator for red light, (A) When not optimized, (B) The case where it optimizes is each shown. 青色光用の位相差補償板におけるポアンカレ球上での光の偏光状態の変化を示す図であり、(A)最適化していない場合、(B)最適化した場合、をそれぞれ示している。It is a figure which shows the change of the polarization state of the light on the Poincare sphere in the phase difference compensating plate for blue light, (A) When not optimized, (B) The case where it optimizes is each shown.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図11を用いて説明する。
本実施形態では、3枚の反射型液晶ライトバルブを備えたプロジェクター、いわゆる3板式の液晶プロジェクターを例に挙げて説明する。
図1は、本実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。図2は、プロジェクターの液晶ライトバルブ周辺の構成を示す斜視図である。図3は、液晶ライトバルブを保持する三角柱ユニットの断面図である。
なお、以下の全ての図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, a projector having three reflective liquid crystal light valves, that is, a so-called three-plate liquid crystal projector will be described as an example.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a projector according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing a configuration around the liquid crystal light valve of the projector. FIG. 3 is a cross-sectional view of the triangular prism unit that holds the liquid crystal light valve.
It should be noted that in all of the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of dimensions may be different depending on the component.

本実施形態のプロジェクター1は、図1に示すように、赤色光(R光)、緑色光(G光)、青色光(B光)からなる3色の色光を射出する照明装置2と、各色光による画像を形成する3組の画像形成光学系3R,3G,3Bと、3色の色光を合成する色合成素子4(色合成光学系)と、合成された光をスクリーン等の被投射面(図示せず)に投射する投射光学系5と、を備えている。照明装置2は、光源6と、インテグレーター光学系7と、色分離光学系8と、を備えている。画像形成光学系3R,3G,3Bは、入射側偏光板9と、PBS10と、反射型の液晶ライトバルブ11R,11G,11Bと、位相差補償板12と、射出側偏光板13と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the projector 1 according to this embodiment includes a lighting device 2 that emits three colors of light including red light (R light), green light (G light), and blue light (B light), and each color. Three sets of image forming optical systems 3R, 3G, and 3B that form images by light, a color combining element 4 (color combining optical system) that combines three colors of light, and a projected surface such as a screen And a projection optical system 5 for projecting to (not shown). The illumination device 2 includes a light source 6, an integrator optical system 7, and a color separation optical system 8. The image forming optical systems 3R, 3G, and 3B include an incident-side polarizing plate 9, a PBS 10, a reflective liquid crystal light valve 11R, 11G, and 11B, a phase difference compensating plate 12, and an exit-side polarizing plate 13. ing.

プロジェクター1は、概略すると以下のように動作する。
光源6から射出された白色光は、インテグレーター光学系7に入射する。インテグレーター光学系7に入射した白色光は、照度が均一化されるとともに偏光状態が所定の直線偏光に揃えられて射出される。インテグレーター光学系7から射出された白色光は、色分離光学系8によりR,G,Bの各色光に分離され、色光毎に異なる組の画像形成光学系3R,3G,3Bに入射する。各画像形成光学系3R,3G,3Bに入射した色光は、表示すべき画像の画像信号に基づいて変調された変調光となる。3組の画像形成光学系3R,3G,3Bから射出された3色の変調光は、色合成素子4により合成されて多色光となり、投射光学系5に入射する。投射光学系5に入射した多色光は、スクリーン等の被投射面に投射される。このようにして、被投射面にフルカラーの画像が表示される。
The projector 1 generally operates as follows.
White light emitted from the light source 6 enters the integrator optical system 7. The white light incident on the integrator optical system 7 is emitted with uniform illuminance and with the polarization state aligned with a predetermined linearly polarized light. The white light emitted from the integrator optical system 7 is separated into R, G, and B color lights by the color separation optical system 8 and is incident on different sets of image forming optical systems 3R, 3G, and 3B for each color light. The color light incident on each of the image forming optical systems 3R, 3G, 3B becomes modulated light modulated based on the image signal of the image to be displayed. The three colors of modulated light emitted from the three sets of image forming optical systems 3R, 3G, and 3B are combined by the color combining element 4 to become multicolor light and enter the projection optical system 5. The polychromatic light incident on the projection optical system 5 is projected onto a projection surface such as a screen. In this way, a full color image is displayed on the projection surface.

以下、プロジェクター1の各構成要素について詳しく説明する。
光源6は、光源ランプ15と放物面リフレクター16とを有している。光源ランプ15から放射された光は、放物面リフレクター16によって一方向に反射されて略平行な光束となり、光源光としてインテグレーター光学系7に入射する。光源ランプ15は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。放物面リフレクター16に代えて、楕円リフレクター、球面リフレクター等によりリフレクターを構成しても良い。リフレクターの形状に応じて、リフレクターから射出された光を平行化する平行化レンズを用いても良い。
Hereinafter, each component of the projector 1 will be described in detail.
The light source 6 includes a light source lamp 15 and a parabolic reflector 16. The light emitted from the light source lamp 15 is reflected in one direction by the parabolic reflector 16 to become a substantially parallel light beam, and enters the integrator optical system 7 as light source light. The light source lamp 15 is composed of, for example, a metal halide lamp, a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, a halogen lamp, or the like. Instead of the parabolic reflector 16, an elliptical reflector, a spherical reflector, or the like may be used. A collimating lens that collimates the light emitted from the reflector may be used according to the shape of the reflector.

インテグレーター光学系7は、第1レンズアレイ17と、第2レンズアレイ18と、偏光変換素子19と、重畳レンズ20と、を有している。第1レンズアレイ17は、光源6の光軸L1に略直交する面に配列された複数のマイクロレンズ21を有している。第2レンズアレイ18は、第1レンズアレイ17と同様、複数のマイクロレンズ22を有している。各マイクロレンズ21,22はマトリクス状に配列されており、光軸L1に直交する平面における平面形状が、液晶ライトバルブ11R,11G,11Bの被照明領域と相似形状(略矩形)になっている。被照明領域とは、液晶ライトバルブ11R,11G,11Bにおいて複数の画素がマトリクス状に配列されて表示に実質的に寄与する領域のことである。   The integrator optical system 7 includes a first lens array 17, a second lens array 18, a polarization conversion element 19, and a superimposing lens 20. The first lens array 17 has a plurality of microlenses 21 arranged on a surface substantially orthogonal to the optical axis L1 of the light source 6. Similar to the first lens array 17, the second lens array 18 has a plurality of microlenses 22. The microlenses 21 and 22 are arranged in a matrix, and the planar shape in a plane orthogonal to the optical axis L1 is similar to the illuminated area of the liquid crystal light valves 11R, 11G, and 11B (substantially rectangular). . The illuminated area is an area in which a plurality of pixels are arranged in a matrix in the liquid crystal light valves 11R, 11G, and 11B and contribute substantially to display.

偏光変換素子19は、複数の偏光変換ユニット23を有している。各偏光変換ユニット23は、その詳細な構造を図示しないが、偏光分離膜(以下、PBS膜という)、1/2位相板、および反射ミラーを有している。第1レンズアレイ17の各マイクロレンズ21は、第2レンズアレイ18の各マイクロレンズ22と1対1で対応している。第2レンズアレイ18の各マイクロレンズ22は、偏光変換素子19の各偏光変換ユニット23と1対1で対応している。   The polarization conversion element 19 has a plurality of polarization conversion units 23. Each polarization conversion unit 23 has a polarization separation film (hereinafter referred to as a PBS film), a ½ phase plate, and a reflection mirror, although its detailed structure is not shown. Each microlens 21 of the first lens array 17 has a one-to-one correspondence with each microlens 22 of the second lens array 18. Each micro lens 22 of the second lens array 18 has a one-to-one correspondence with each polarization conversion unit 23 of the polarization conversion element 19.

インテグレーター光学系7に入射した光源光は、第1レンズアレイ17の複数のマイクロレンズ21に空間的に分かれて入射し、マイクロレンズ21に入射した光束毎に集光される。各マイクロレンズ21により集光された光源光は、マイクロレンズ21と対応する第2レンズアレイ18のマイクロレンズ22に結像する。すなわち、第2レンズアレイ18の複数のマイクロレンズ22の各々に二次光源像が形成される。マイクロレンズ22に形成された二次光源像からの光は、このマイクロレンズ22に対応する偏光変換ユニット23に入射する。   The light source light incident on the integrator optical system 7 is spatially divided and incident on the plurality of microlenses 21 of the first lens array 17 and is collected for each light beam incident on the microlens 21. The light source light collected by each microlens 21 forms an image on the microlens 22 of the second lens array 18 corresponding to the microlens 21. That is, a secondary light source image is formed on each of the plurality of microlenses 22 of the second lens array 18. The light from the secondary light source image formed on the microlens 22 enters the polarization conversion unit 23 corresponding to the microlens 22.

偏光変換ユニット23に入射した光は、PBS膜に対するP偏光とS偏光とに分離される。分離された一方の偏光(例えばS偏光)は、反射ミラーで反射した後に1/2位相板を通ることで偏光状態が変換され、他方の偏光(例えばP偏光)に揃えられる。ここでは、偏光変換ユニット23を通った光の偏光状態が、後述する入射側偏光板9を透過する偏光状態に揃えられるようになっている。複数の偏光変換ユニット23から射出された光は、重畳レンズ20によって液晶ライトバルブ11R,11G,11Bの被照明領域上に重畳される。第1レンズアレイ17により空間的に分割された各光束が被照明領域の略全域を照明することにより照度分布が平均化され、被照明領域上の照度が均一化される。   The light incident on the polarization conversion unit 23 is separated into P-polarized light and S-polarized light with respect to the PBS film. One of the separated polarized light (for example, S-polarized light) is reflected by a reflection mirror and then passed through a half-phase plate, so that the polarization state is converted and aligned with the other polarized light (for example, P-polarized light). Here, the polarization state of the light that has passed through the polarization conversion unit 23 is aligned with the polarization state that is transmitted through the incident-side polarizing plate 9 described later. Light emitted from the plurality of polarization conversion units 23 is superimposed on the illuminated areas of the liquid crystal light valves 11R, 11G, and 11B by the superimposing lens 20. The luminous fluxes spatially divided by the first lens array 17 illuminate substantially the entire illuminated area, whereby the illuminance distribution is averaged and the illuminance on the illuminated area is made uniform.

色分離光学系8は、波長選択面を有する第1ダイクロイックミラー25、第2ダイクロイックミラー26、第3ダイクロイックミラー27、および第1反射ミラー28、第2反射ミラー29を有している。第1ダイクロイックミラー25は、赤色光LRを反射させるとともに、緑色光LGおよび青色光LBを透過させる分光特性を有している。第2ダイクロイックミラー26は、赤色光LRを透過させるとともに、緑色光LGおよび青色光LBを反射させる分光特性を有している。第3ダイクロイックミラー27は、緑色光LGを反射させるとともに、青色光LBを透過させる分光特性を有している。第1ダイクロイックミラー25と第2ダイクロイックミラー26とは、各々の波長選択面が互いに略直交するように、かつ各々の波長選択面がインテグレーター光学系7の光軸L2と略45°の角度をなすように配置されている。   The color separation optical system 8 includes a first dichroic mirror 25, a second dichroic mirror 26, a third dichroic mirror 27, a first reflection mirror 28, and a second reflection mirror 29 having a wavelength selection surface. The first dichroic mirror 25 has a spectral characteristic that reflects the red light LR and transmits the green light LG and the blue light LB. The second dichroic mirror 26 has a spectral characteristic that transmits the red light LR and reflects the green light LG and the blue light LB. The third dichroic mirror 27 has a spectral characteristic that reflects the green light LG and transmits the blue light LB. The first dichroic mirror 25 and the second dichroic mirror 26 are configured such that each wavelength selection surface is substantially orthogonal to each other, and each wavelength selection surface forms an angle of about 45 ° with the optical axis L2 of the integrator optical system 7. Are arranged as follows.

色分離光学系8に入射した光源光に含まれる赤色光LR、緑色光LG、青色光LBは、以下のようにして分離され、分離された色光毎に対応する画像形成光学系3R,3G,3Bに入射する。すなわち、赤色光LRは、第2ダイクロイックミラー26を透過するとともに第1ダイクロイックミラー25で反射した後、第1反射ミラー28で反射し、赤色光用画像形成光学系3Rに入射する。緑色光LGは、第1ダイクロイックミラー25を透過するとともに第2ダイクロイックミラー26で反射した後、第2反射ミラー29で反射し、第3ダイクロイックミラー27で反射して、緑色光用画像形成光学系3Gに入射する。青色光LBは、第1ダイクロイックミラー25を透過するとともに第2ダイクロイックミラー26で反射した後、第2反射ミラー29で反射し、第3ダイクロイックミラー27を透過して、青色光用画像形成光学系3Bに入射する。各画像形成光学系3R,3G,3Bで変調された各色光は色合成素子4に入射する。   The red light LR, the green light LG, and the blue light LB contained in the light source light incident on the color separation optical system 8 are separated as follows, and the image forming optical systems 3R, 3G, Incident on 3B. That is, the red light LR is transmitted through the second dichroic mirror 26, reflected by the first dichroic mirror 25, then reflected by the first reflecting mirror 28, and enters the red light image forming optical system 3R. The green light LG is transmitted through the first dichroic mirror 25, reflected by the second dichroic mirror 26, then reflected by the second reflecting mirror 29, reflected by the third dichroic mirror 27, and image forming optical system for green light Incident to 3G. The blue light LB is transmitted through the first dichroic mirror 25, reflected by the second dichroic mirror 26, then reflected by the second reflective mirror 29, and transmitted through the third dichroic mirror 27, thereby forming an image forming optical system for blue light. Incident on 3B. Each color light modulated by each image forming optical system 3R, 3G, 3B is incident on the color composition element 4.

色合成素子4は、ダイクロイックプリズムにより構成されている。ダイクロイックプリズムは、4つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光LRが反射して緑色光LGが透過するミラー面と、青色光LBが反射して緑色光LGが透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光LGは、ミラー面をそのまま直進して射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光LR、青色光LBは、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光LGの射出方向と同じ方向に射出される。このようにして3つの色光(画像)が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系5によってスクリーン7に拡大投写される。投射光学系5は、第1レンズ群44および第2レンズ群45を有している。   The color synthesizing element 4 is constituted by a dichroic prism. The dichroic prism has a structure in which four triangular prisms are bonded to each other. The surface to be bonded in the triangular prism becomes the inner surface of the dichroic prism. On the inner surface of the dichroic prism, a mirror surface that reflects red light LR and transmits green light LG and a mirror surface that reflects blue light LB and transmits green light LG are formed orthogonal to each other. The green light LG that has entered the dichroic prism travels straight through the mirror surface and is emitted. The red light LR and the blue light LB incident on the dichroic prism are selectively reflected or transmitted by the mirror surface and emitted in the same direction as the emission direction of the green light LG. In this way, the three color lights (images) are superimposed and synthesized, and the synthesized color lights are enlarged and projected onto the screen 7 by the projection optical system 5. The projection optical system 5 has a first lens group 44 and a second lens group 45.

本実施形態の場合、図2に示すように、赤色光用画像形成光学系3R、緑色光用画像形成光学系3G、青色光用画像形成光学系3Bはいずれもユニット化されており、同様の構成になっている。ユニット化された3つの画像形成光学系3R,3G,3Bは、色合成素子4の3つの光入射面に接合されている。   In the case of this embodiment, as shown in FIG. 2, the red light image forming optical system 3R, the green light image forming optical system 3G, and the blue light image forming optical system 3B are all unitized. It is configured. The unitized three image forming optical systems 3R, 3G, 3B are joined to the three light incident surfaces of the color synthesizing element 4.

ここで、画像形成光学系を代表して、緑色光用画像形成光学系3Gの構成について説明する。
緑色光用画像形成光学系3Gは、図3に示すように、入射側偏光板9と、PBS10と、緑色光用液晶ライトバルブ11Gと、位相差補償板12と、射出側偏光板13と、を備えている。これら構成要素のうち、入射側偏光板9を除いて、PBS10、緑色光用液晶ライトバルブ11G、位相差補償板12、および射出側偏光板13は、略三角柱の形状を有する筐体50に固定されている。筐体50は、例えばアルミニウム等の熱伝導性の高い材料で構成されている。
Here, as a representative of the image forming optical system, the configuration of the green light image forming optical system 3G will be described.
As shown in FIG. 3, the green light image forming optical system 3G includes an incident side polarizing plate 9, a PBS 10, a green light liquid crystal light valve 11G, a phase difference compensation plate 12, an exit side polarizing plate 13, It has. Among these components, except for the incident-side polarizing plate 9, the PBS 10, the green light liquid crystal light valve 11G, the phase difference compensation plate 12, and the emission-side polarizing plate 13 are fixed to a casing 50 having a substantially triangular prism shape. Has been. The casing 50 is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum.

筐体50の3つの側面50a,50b,50cには、光を通過させる開口部50at,50bt,50ctがそれぞれ設けられている。筐体50の3つの側面50a,50b,50cのうち、互いに直角に接する2つの面を第1側面50a、第2側面50bとし、第1側面50aおよび第2側面50bに対して45°の角度で接する面を第3側面50cとする。第1側面50aの外面側には開口部50atを塞ぐように緑色光用液晶ライトバルブ11Gが固定され、第1側面50aの内面側には開口部50atを塞ぐように位相差補償板12が固定されている。第2側面50bの外面側には開口部50btを塞ぐように射出側偏光板13が固定されている。第3側面50cの外面側には開口部50ctを塞ぐようにPBS10が固定されている。このような構成により、筐体50の内部は密閉された空間となっている。   The three side surfaces 50a, 50b, and 50c of the housing 50 are provided with openings 50at, 50bt, and 50ct, respectively, through which light passes. Of the three side surfaces 50a, 50b, and 50c of the housing 50, two surfaces that are in contact with each other at right angles are a first side surface 50a and a second side surface 50b, and an angle of 45 ° with respect to the first side surface 50a and the second side surface 50b. Let the surface which touches be 3rd side surface 50c. The green light liquid crystal light valve 11G is fixed to the outer surface side of the first side surface 50a so as to close the opening 50at, and the phase difference compensation plate 12 is fixed to the inner surface side of the first side surface 50a so as to close the opening portion 50at. Has been. The exit side polarizing plate 13 is fixed to the outer surface side of the second side surface 50b so as to close the opening 50bt. The PBS 10 is fixed to the outer surface side of the third side surface 50c so as to close the opening 50ct. With such a configuration, the inside of the housing 50 is a sealed space.

緑色光用画像形成光学系3Gにおいて、光源光から分離された緑色光LGは入射側偏光板9に入射する。入射側偏光板9は所定の方向に振動する直線偏光を透過するものであり、次に説明するPBS10の偏光分離面に対するP偏光を透過するように透過軸が設定されている。以下、PBS10の偏光分離面に対するP偏光を単にP偏光と称し、PBS10の偏光分離面に対するS偏光を単にS偏光と称する。上述したように、インテグレーター光学系7を通った光源光は、偏光状態がP偏光に揃えられているため、緑色光LGの略全てが入射側偏光板9を透過してPBS10に入射する。   In the green light image forming optical system 3 </ b> G, the green light LG separated from the light source light enters the incident-side polarizing plate 9. The incident-side polarizing plate 9 transmits linearly polarized light that vibrates in a predetermined direction, and the transmission axis is set so as to transmit P-polarized light with respect to the polarization separation surface of the PBS 10 described below. Hereinafter, P-polarized light with respect to the polarization separation surface of the PBS 10 is simply referred to as P-polarization, and S-polarization with respect to the polarization separation surface of the PBS 10 is simply referred to as S-polarization. As described above, since the light source light that has passed through the integrator optical system 7 has the polarization state aligned with the P-polarized light, almost all of the green light LG passes through the incident-side polarizing plate 9 and enters the PBS 10.

本実施形態のPBS10はワイヤーグリッド型PBSであり、例えばガラス基板とその上に形成された複数の金属線とにより構成されている(図示略)。複数の金属線は、全てが一方向(Z方向)に延在しており、互いに略平行に離間してガラス基板上に形成されている。複数の金属線が形成されたガラス基板の主面が偏光分離面となり、複数の金属線の延在方向が反射軸方向であり、複数の金属線の配列方向が透過軸方向である。偏光分離面は、偏光分離面に入射する緑色光LGの中心軸に対して略45°の角度をなしている。偏光分離面に入射した緑色光LGのうち、偏光方向が反射軸方向と一致するS偏光は偏光分離面で反射し、偏光方向が透過軸方向と一致するP偏光は偏光分離面を透過する。インテグレーター光学系7の偏光変換素子19および入射側偏光板9の作用によって緑色光LGは概ねP偏光になっているため、緑色光LGの略全てがPBS10の偏光分離面を透過して緑色光用液晶ライトバルブ11Gに入射する。なお、入射側偏光板9、射出側偏光板13は、耐熱性等を考慮してワイヤーグリッド型偏光板で構成されていることが望ましい。   The PBS 10 of this embodiment is a wire grid type PBS, and is composed of, for example, a glass substrate and a plurality of metal wires formed thereon (not shown). The plurality of metal wires all extend in one direction (Z direction) and are formed on the glass substrate so as to be spaced apart from each other substantially in parallel. The main surface of the glass substrate on which the plurality of metal lines is formed is a polarization separation plane, the extending direction of the plurality of metal lines is the reflection axis direction, and the arrangement direction of the plurality of metal lines is the transmission axis direction. The polarization separation surface forms an angle of approximately 45 ° with respect to the central axis of the green light LG incident on the polarization separation surface. Of the green light LG incident on the polarization separation surface, S-polarized light whose polarization direction matches the reflection axis direction is reflected by the polarization separation surface, and P-polarized light whose polarization direction matches the transmission axis direction passes through the polarization separation surface. Since the green light LG is substantially P-polarized by the action of the polarization conversion element 19 and the incident-side polarizing plate 9 of the integrator optical system 7, almost all of the green light LG is transmitted through the polarization separation surface of the PBS 10 for green light. The light enters the liquid crystal light valve 11G. In addition, it is desirable that the incident-side polarizing plate 9 and the emission-side polarizing plate 13 are composed of wire grid type polarizing plates in consideration of heat resistance and the like.

本実施形態の緑色光用液晶ライトバルブ11Gは反射型の液晶ライトバルブであり、液晶モードは垂直配向(Vertical Alien)モードである。緑色光用液晶ライトバルブ11Gは、図3に示すように、互いに対向配置されたTFTアレイ基板31および対向基板32と、これら2枚の基板間に挟持された液晶層33と、を有している。液晶層33は誘電率異方性が負の液晶材料で構成されている。   The green light liquid crystal light valve 11G of this embodiment is a reflective liquid crystal light valve, and the liquid crystal mode is a vertical alignment mode. As shown in FIG. 3, the green light liquid crystal light valve 11G includes a TFT array substrate 31 and a counter substrate 32 arranged to face each other, and a liquid crystal layer 33 sandwiched between the two substrates. Yes. The liquid crystal layer 33 is made of a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy.

PBS10と緑色光用液晶ライトバルブ11Gとの間の光路上に位相差補償板12が配置されている。位相差補償板12の詳細な構成については後述する。PBS10を透過した緑色光LGは、位相差補償板12、緑色光用液晶ライトバルブ11Gの対向基板32を順次透過し、液晶層33に入射した後にTFTアレイ基板31上で反射して折り返される。緑色光LGは、液晶層33を透過する間に変調されて変調光となり、対向基板32、位相差補償板12を再度透過する。   A phase difference compensation plate 12 is disposed on the optical path between the PBS 10 and the green light liquid crystal light valve 11G. The detailed configuration of the phase difference compensation plate 12 will be described later. The green light LG that has passed through the PBS 10 sequentially passes through the phase difference compensation plate 12 and the counter substrate 32 of the green light liquid crystal light valve 11G, enters the liquid crystal layer 33, and then is reflected and folded on the TFT array substrate 31. The green light LG is modulated while being transmitted through the liquid crystal layer 33 to become modulated light, and is transmitted again through the counter substrate 32 and the phase difference compensation plate 12.

図4に示すように、TFTアレイ基板31を構成する基板本体35上には、複数のゲート線と複数のソース線とが直交するように配置され、ゲート線とソース線との交点近傍に設けられたTFTを介して画素電極36が設けられている。なお、図4においては、ゲート線、ソース線、TFT等、画素電極36よりも下層側の構成要素の図示は省略する。画素電極36は例えばアルミニウム、銀、これらの合金等の光反射率の高い金属から構成され、反射電極として機能する。一方、対向基板32を構成する基板本体38上には、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の透明導電材料からなる共通電極39が設けられている。   As shown in FIG. 4, a plurality of gate lines and a plurality of source lines are arranged on the substrate body 35 constituting the TFT array substrate 31 so as to be orthogonal to each other, and provided near the intersection of the gate lines and the source lines. A pixel electrode 36 is provided through the TFT. In FIG. 4, components such as gate lines, source lines, TFTs, and the like below the pixel electrode 36 are not shown. The pixel electrode 36 is made of a metal having a high light reflectance such as aluminum, silver, or an alloy thereof, and functions as a reflective electrode. On the other hand, a common electrode 39 made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) is provided on the substrate body 38 constituting the counter substrate 32.

TFTアレイ基板31の画素電極36上には配向膜37が形成されている。同様に、対向基板32の共通電極39上には配向膜40が形成されている。これらの配向膜37,40は、シリコン酸化物(SiO)を真空蒸着することにより形成されている。例えば真空蒸着時の真空度は5×10Pa、基板温度は100℃とする。配向膜37,40に異方性を付与するため、基板面から45度傾いた方向から蒸着を行う。このようにすると、蒸着方位と等しい方位において基板面から70度傾いた方向にシリコン酸化物のカラム(柱状構造体)が成長する。TFTアレイ基板31上の配向膜37と対向基板32上の配向膜40とは、各々の配向方向が反平行となるように配置されている。以上の配向膜37,40により、液晶層33の液晶分子33Bは所定のプレチルト角をなすように配向する。なお、画素電極36の材料と共通電極39の材料との仕事関数差がフリッカーや焼き付きの原因となる場合には、画素電極36と配向膜37との間に絶縁膜を設けても良い。 An alignment film 37 is formed on the pixel electrode 36 of the TFT array substrate 31. Similarly, an alignment film 40 is formed on the common electrode 39 of the counter substrate 32. These alignment films 37 and 40 are formed by vacuum deposition of silicon oxide (SiO 2 ). For example, the degree of vacuum during vacuum deposition is 5 × 10 3 Pa, and the substrate temperature is 100 ° C. In order to impart anisotropy to the alignment films 37 and 40, vapor deposition is performed from a direction inclined by 45 degrees from the substrate surface. In this way, a silicon oxide column (columnar structure) grows in a direction inclined by 70 degrees from the substrate surface in the same direction as the deposition direction. The alignment film 37 on the TFT array substrate 31 and the alignment film 40 on the counter substrate 32 are arranged so that their alignment directions are antiparallel. Due to the alignment films 37 and 40, the liquid crystal molecules 33B of the liquid crystal layer 33 are aligned to form a predetermined pretilt angle. In the case where the work function difference between the material of the pixel electrode 36 and the material of the common electrode 39 causes flicker or image sticking, an insulating film may be provided between the pixel electrode 36 and the alignment film 37.

位相差補償板12は、図5(a)に示すように、石英ガラス製の基板52の一方の面にCプレート(負のCプレート)53(第1位相差補償層)が形成され、他方の面にOプレート54(第2位相差補償層)が形成されたものである。すなわち、本実施形態では、Cプレート53とOプレート54とは一体化されている。このような構成からなる位相差補償板12は、緑色光用液晶ライトバルブ11G側にCプレート53が位置し、緑色光用液晶ライトバルブ11Gと反対側にOプレート54が位置するように、緑色光用液晶ライトバルブ11Gと平行に配置されている。   As shown in FIG. 5A, the retardation compensation plate 12 has a C plate (negative C plate) 53 (first retardation compensation layer) formed on one surface of a quartz glass substrate 52, and the other. The O plate 54 (second phase difference compensation layer) is formed on the surface. That is, in this embodiment, the C plate 53 and the O plate 54 are integrated. The phase difference compensator 12 having such a structure is green so that the C plate 53 is located on the green light liquid crystal light valve 11G side and the O plate 54 is located on the opposite side of the green light liquid crystal light valve 11G. It is arranged in parallel with the light liquid crystal light valve 11G.

Cプレート53は、スパッタ法等によって基板52上に高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された多層膜からなり、光学軸が厚さ方向に沿う一軸性の負の屈折率異方性を有する複屈折率体である。Cプレート53は、表面に対して垂直な光学軸を有し、緑色光用液晶ライトバルブ11Gから射出された斜め方向の光の位相差を補償する。高屈折率層は相対的に高屈折率の誘電体であるTiOやZrO等からなり、低屈折率層は低屈折率の誘電体であるSiOやMgF等からなる。このような構成のCプレート53は、これを透過する光が各層間で反射して干渉するのを防ぐため、各屈折率層の厚さは薄いことが好ましい。 The C plate 53 is a multilayer film in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately laminated on the substrate 52 by sputtering or the like, and the optical axis is uniaxial negative refractive index difference along the thickness direction. It is a birefringent body having directionality. The C plate 53 has an optical axis perpendicular to the surface, and compensates for a phase difference of oblique light emitted from the green light liquid crystal light valve 11G. The high refractive index layer is made of TiO 2 or ZrO 2 which is a relatively high refractive index dielectric, and the low refractive index layer is made of SiO 2 or MgF 2 which is a low refractive index dielectric. In the C plate 53 having such a configuration, it is preferable that the thickness of each refractive index layer is thin in order to prevent the light passing therethrough from being reflected and interfering between the respective layers.

図6(a)は、Cプレート53の光学異方性を説明するための模式図である。図6(a)に屈折率楕円体で示すように、Cプレート53の各方向の屈折率の関係は、nx=ny>nzであり、Cプレート53の光学軸に平行に入射する光に対しては等方的であることから、位相差を補償することができない。すなわち、緑色光用液晶ライトバルブ11GからCプレート53に垂直に入射した光に対しては、位相差を補償することができない。一方、緑色光用液晶ライトバルブ11Gから射出された光のうち、斜め成分の光、つまりVAモードの液晶の斜め成分については、その位相差を光学補償する。なお、Cプレート53は、nx=nyを完全に満たす必要はなく、僅かに位相差を有していても良く、具体的には正面位相差値が0nmから3nm程度であってもよい。   FIG. 6A is a schematic diagram for explaining the optical anisotropy of the C plate 53. As shown by a refractive index ellipsoid in FIG. 6A, the relationship between the refractive indexes in each direction of the C plate 53 is nx = ny> nz, and the light incident in parallel to the optical axis of the C plate 53 Therefore, the phase difference cannot be compensated. In other words, the phase difference cannot be compensated for the light that enters the C plate 53 perpendicularly from the green liquid crystal light valve 11G. On the other hand, of the light emitted from the green light liquid crystal light valve 11G, the phase difference of the oblique component light, that is, the oblique component of the VA mode liquid crystal is optically compensated. Note that the C plate 53 does not have to completely satisfy nx = ny, and may have a slight phase difference. Specifically, the front phase difference value may be about 0 nm to 3 nm.

この種のCプレート53としては、厚み方向の位相差Rthが100nm以上300nm以下であるのが好ましく、180nmであるのがより好ましい。ここで、厚み方向の位相差Rthは、以下の式によって定義される。
Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
ただし、nx、nyは、図6(a)に示したCプレート53において、面方向の主屈折率を示し、nzは、同じく厚さ方向の主屈折率を示している。また、dはCプレート53の厚さを示している。
As this type of C plate 53, the thickness direction retardation Rth is preferably 100 nm or more and 300 nm or less, and more preferably 180 nm. Here, the thickness direction retardation Rth is defined by the following equation.
Rth = {(nx + ny) / 2−nz} × d
In the C plate 53 shown in FIG. 6A, nx and ny indicate the main refractive index in the surface direction, and nz similarly indicates the main refractive index in the thickness direction. D indicates the thickness of the C plate 53.

一方、Oプレート54は、図5(a)に示すように、石英ガラス製の基板52の他方の面に、Ta等の無機材料が斜方蒸着されて形成されたものである。Oプレート54は、微視的に見て、無機材料が斜め方向に沿って成長したカラム(柱状構造体)を有する膜構造を有している。このような構造からなる無機膜は、その微細構造に起因して位相差を生じさせる。 On the other hand, the O plate 54 is formed by obliquely vapor-depositing an inorganic material such as Ta 2 O 5 on the other surface of the quartz glass substrate 52 as shown in FIG. The O plate 54 has a film structure having columns (columnar structures) in which an inorganic material is grown along an oblique direction when viewed microscopically. An inorganic film having such a structure causes a phase difference due to its fine structure.

図6(b)は、Oプレート54の光学異方性を説明するための模式図である。図6(b)に屈折率楕円体で示すように、Oプレート54は、各方向の屈折率の関係がnx<ny<nzであり、二軸の屈折率異方性を有する複屈折体である。Oプレート54は、上述のカラムを形成した無機膜により遅相軸を有している。Oプレート54の遅相軸は、図6(b)に示した屈折率楕円体を、基板の法線方向から見て基板上(基板面)に投影した楕円形の長軸54cに一致する。   FIG. 6B is a schematic diagram for explaining the optical anisotropy of the O plate 54. As shown by a refractive index ellipsoid in FIG. 6B, the O plate 54 is a birefringent body having a biaxial refractive index anisotropy in which the relationship between the refractive indexes in each direction is nx <ny <nz. is there. The O plate 54 has a slow axis due to the inorganic film in which the above-described column is formed. The slow axis of the O plate 54 coincides with an elliptical long axis 54c obtained by projecting the refractive index ellipsoid shown in FIG. 6B on the substrate (substrate surface) when viewed from the normal direction of the substrate.

図7は、液晶分子33Bの配向方向とPBS10の透過軸とOプレート54の遅相軸との関係を示す図である。図7に示すように、本実施形態においては、光軸に沿う方向から見て、液晶分子33Bの配向方向とPBS10の透過軸とのなす角度αが例えば45度、PBS10の透過軸とOプレート54の遅相軸とのなす角度θが例えば3度に設定されている。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the alignment direction of the liquid crystal molecules 33 </ b> B, the transmission axis of the PBS 10, and the slow axis of the O plate 54. As shown in FIG. 7, in this embodiment, when viewed from the direction along the optical axis, the angle α between the alignment direction of the liquid crystal molecules 33B and the transmission axis of the PBS 10 is 45 degrees, for example, and the transmission axis of the PBS 10 and the O plate An angle θ formed by 54 slow axes is set to 3 degrees, for example.

上述したように、赤色光用画像形成光学系3R、緑色光用画像形成光学系3G、青色光用画像形成光学系3Bは、基本構成は共通であるが、以下の部分で異なっている。
すなわち、本実施形態においては、各画像形成光学系3R,3G,3Bにおける位相差補償板12のOプレート54の正面位相差値が異なっている。具体的には、赤色光用画像形成光学系3Rにおける位相差補償板12のOプレート54の正面位相差値は例えば15.4nmに設定されている。緑色光用画像形成光学系3Gにおける位相差補償板12のOプレート54の正面位相差値は例えば15.0nmに設定されている。青色光用画像形成光学系3Bにおける位相差補償板12のOプレート54の正面位相差値は例えば14.1nmに設定されている。
As described above, the red light image forming optical system 3R, the green light image forming optical system 3G, and the blue light image forming optical system 3B have the same basic configuration, but differ in the following portions.
That is, in the present embodiment, the front phase difference values of the O plate 54 of the phase difference compensating plate 12 in each of the image forming optical systems 3R, 3G, 3B are different. Specifically, the front phase difference value of the O plate 54 of the phase difference compensating plate 12 in the red light image forming optical system 3R is set to 15.4 nm, for example. The front phase difference value of the O plate 54 of the phase difference compensation plate 12 in the green light image forming optical system 3G is set to 15.0 nm, for example. The front phase difference value of the O plate 54 of the phase difference compensation plate 12 in the blue light image forming optical system 3B is set to, for example, 14.1 nm.

なお、正面位相差値Reは、以下の式によって定義される。
Re=(nx−ny)×d
ただし、nx、nyは、図6(b)に示したOプレート54において、面方向の主屈折率を示している。また、dはOプレート54の厚さを示している。
The front phase difference value Re is defined by the following equation.
Re = (nx−ny) × d
However, nx and ny indicate the main refractive index in the surface direction in the O plate 54 shown in FIG. D indicates the thickness of the O plate 54.

ここで、位相差補償板12による位相差補償の原理について、図8に示すポアンカレ球を用いて説明する。
ポアンカレ球の軸S1と球表面との交点である点Aに入射した直線偏光は、Oプレート54を透過することにより点Bまで移動して例えば右回りの楕円偏光となる。次いで、右回りの楕円偏光が液晶ライトバルブ11Gの液晶層33を透過する際、液晶分子33Bのプレチルトの影響により位相差を受け、S1−S2平面上の点Cまで移動する。光は液晶ライトバルブ11Gの画素電極36で反射した後、液晶層33を再度透過する際、液晶分子33Bのプレチルトの影響により位相差を受け、点Dまで移動して左回りの楕円偏光となる。次いで、左回りの楕円偏光は、Oプレート54を透過することにより点Eまで移動する。ここで、点Eが点Aに一致すれば、左回りの楕円偏光が直線偏光に戻り、正面位相差が完全に補償されたことになる。全ての画像形成光学系3R,3G,3Bにおいてこの状態となるのが理想的であり、この状態では黒浮きが完全に抑えられ、表示のコントラストが最大となる。なお、ここでは正面位相差について議論しているため、Cプレート53は作用を及ぼさない。
Here, the principle of phase difference compensation by the phase difference compensation plate 12 will be described using the Poincare sphere shown in FIG.
The linearly polarized light incident on the point A, which is the intersection of the Poincare sphere axis S1 and the sphere surface, passes through the O plate 54 and moves to the point B to become, for example, clockwise elliptically polarized light. Next, when the clockwise elliptically polarized light is transmitted through the liquid crystal layer 33 of the liquid crystal light valve 11G, it receives a phase difference due to the pretilt of the liquid crystal molecules 33B and moves to a point C on the S1-S2 plane. When the light is reflected by the pixel electrode 36 of the liquid crystal light valve 11G and then passes through the liquid crystal layer 33 again, it undergoes a phase difference due to the pretilt of the liquid crystal molecules 33B and moves to point D to become counterclockwise elliptically polarized light . Next, the counterclockwise elliptically polarized light moves to the point E by transmitting through the O plate 54. Here, when the point E coincides with the point A, the counterclockwise elliptically polarized light returns to linearly polarized light, and the front phase difference is completely compensated. This state is ideal in all the image forming optical systems 3R, 3G, and 3B. In this state, the black floating is completely suppressed, and the display contrast is maximized. Since the front phase difference is discussed here, the C plate 53 has no effect.

ところが、実際には、R,G,Bで波長が異なることや、液晶およびOプレートが屈折率異方性に波長分散を持っていることから、例えば、緑色光を基準とした場合、赤色光、青色光で点Eが点Aに一致しない。例えば、緑色光を基準として図8に示した理想状態となるようにOプレート54による位相差補償の最適化を行い、赤色光用画像形成光学系3RにおけるOプレート54の正面位相差値を緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の正面位相差値に合わせたとする。このとき、赤色光については、図10(A)に示すように、ポアンカレ球上においてOプレート54の作用による点Aから点Bへの移動距離は、赤の波長が緑の波長に比べて長いこととOプレート54の屈折率異方性に波長分散の影響が重なり合って、緑色光と比べて短くなる。次に、液晶層33の作用による点Bから点Cへの移動距離、および点Cから点Dへの移動距離も緑色光と比べて短くなる。しかしながら、最適値になっていないため、図10(A)に示すように、点Cの到達点が最適値ではなくなる。次に、Oプレート54の作用による点Dから点Eへの移動距離は緑色光と比べて短くなる。その結果、赤色光の場合、点Eは点Aの位置まで戻らない。よって、この状態では黒浮きが抑えられず、表示のコントラストが低下する。
なお、以下に示す図9〜図11は、ポアンカレ球を軸S1の方向から見て、球表面をS2−S3平面上に投影した円として表している。
However, in practice, the wavelength is different for R, G, and B, and the liquid crystal and the O plate have wavelength dispersion in the refractive index anisotropy. The point E does not coincide with the point A in blue light. For example, the phase difference compensation by the O plate 54 is optimized so that the ideal state shown in FIG. 8 is obtained with green light as a reference, and the front phase difference value of the O plate 54 in the red light image forming optical system 3R is set to green. It is assumed that the front phase difference value of the O plate 54 in the light image forming optical system 3G is set. At this time, as shown in FIG. 10A, the red light has a longer moving distance from the point A to the point B due to the action of the O plate 54 on the Poincare sphere than the wavelength of the red light is green. And the refractive index anisotropy of the O plate 54 are overlapped by the influence of wavelength dispersion, which is shorter than that of green light. Next, the moving distance from the point B to the point C and the moving distance from the point C to the point D due to the action of the liquid crystal layer 33 are also shorter than the green light. However, since it is not the optimum value, the arrival point of the point C is not the optimum value as shown in FIG. Next, the moving distance from the point D to the point E due to the action of the O plate 54 is shorter than that of green light. As a result, in the case of red light, the point E does not return to the position of the point A. Therefore, in this state, the black float cannot be suppressed, and the display contrast decreases.
9 to 11 shown below represent the Poincare sphere as a circle projected on the S2-S3 plane when the surface of the sphere is viewed from the direction of the axis S1.

また、青色光用画像形成光学系3BにおけるOプレート54の正面位相差値を緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の正面位相差値に合わせたとする。このとき、図11(A)に示すように、ポアンカレ球上においてOプレート54の作用による点Aから点Bへの移動距離は緑色光の場合と比べて長くなる。次に、液晶層33の作用による点Bから点Cへの移動距離、および点Cから点Dへの移動距離は緑色光の場合よりも長くなる。しかしながら、最適値になっていないため、図11(A)に示すように、点Cの到達点が最適値ではなくなる。そして、Oプレート54の作用による点Dから点Eへの移動距離は緑色光の場合と比べて長くなる。その結果、青色光の場合、点Eは点Aの位置には戻らない。よって、この状態では黒浮きが抑えられず、表示のコントラストが低下する。   Further, it is assumed that the front phase difference value of the O plate 54 in the blue light image forming optical system 3B is matched with the front phase difference value of the O plate 54 in the green light image forming optical system 3G. At this time, as shown in FIG. 11A, the moving distance from the point A to the point B due to the action of the O plate 54 on the Poincare sphere is longer than that in the case of green light. Next, the moving distance from the point B to the point C and the moving distance from the point C to the point D due to the action of the liquid crystal layer 33 are longer than in the case of green light. However, since it is not the optimum value, the arrival point of the point C is not the optimum value as shown in FIG. The moving distance from the point D to the point E due to the action of the O plate 54 is longer than that in the case of green light. As a result, in the case of blue light, the point E does not return to the position of the point A. Therefore, in this state, the black float cannot be suppressed, and the display contrast decreases.

ここで、Oプレート54の正面位相差値を大きくする方向に変化させると、図9に示すように、ポアンカレ球上の点A−点B間を結ぶ同一の曲線上において、点Aから点Bへの移動距離が長くなる。一方、Oプレート54の正面位相差値を小さくする方向に変化させると、ポアンカレ球上の点A−点B間を結ぶ同一の曲線上において、点Aから点Bへの移動距離が短くなる。   Here, when the front phase difference value of the O plate 54 is changed in the direction of increasing, the point A to the point B on the same curve connecting the point A and the point B on the Poincare sphere as shown in FIG. The travel distance to becomes longer. On the other hand, when the front phase difference value of the O plate 54 is changed in the direction of decreasing, the moving distance from the point A to the point B is shortened on the same curve connecting the point A and the point B on the Poincare sphere.

上記の原理に従い、赤色光用画像形成光学系3RにおけるOプレート54の正面位相差値を、緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の正面位相差値よりも大きく設定する。これにより、図10(B)に示すように、点Cが軸S2を通り過ぎず、軸S2上に位置するように点Aから点Bへの移動距離を大きくすれば、点Dから点Eへの移動距離が同様に大きくなり、点Eを点Aに一致させることができる。このようにして、赤色光用画像形成光学系3Rに起因する黒浮きを十分に抑えることができる。   In accordance with the above principle, the front phase difference value of the O plate 54 in the red light image forming optical system 3R is set larger than the front phase difference value of the O plate 54 in the green light image forming optical system 3G. Accordingly, as shown in FIG. 10B, if the moving distance from the point A to the point B is increased so that the point C does not pass the axis S2 and is located on the axis S2, the point D is changed to the point E. Similarly, the movement distance of the point E can be increased, and the point E can be matched with the point A. In this way, it is possible to sufficiently suppress black floating caused by the red light image forming optical system 3R.

また、青色光用画像形成光学系3BにおけるOプレート54の正面位相差値を、緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の正面位相差値よりも小さく設定する。これにより、図11(B)に示すように、点Cが軸S2上に位置するように点Aから点Bへの移動距離を小さくすれば、点Dから点Eへの移動距離が同様に小さくなり、点Eを点Aに一致させることができる。このようにして、青色光用画像形成光学系3Bに起因する黒浮きを十分に抑えることができる。   Further, the front phase difference value of the O plate 54 in the blue light image forming optical system 3B is set smaller than the front phase difference value of the O plate 54 in the green light image forming optical system 3G. Accordingly, as shown in FIG. 11B, if the moving distance from the point A to the point B is made small so that the point C is located on the axis S2, the moving distance from the point D to the point E is the same. The point E can be made coincident with the point A. In this way, the black float caused by the blue light image forming optical system 3B can be sufficiently suppressed.

本実施形態のプロジェクター1によれば、以上説明したように、緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の正面位相差値に対して、赤色光用画像形成光学系3RにおけるOプレート54の正面位相差値を大きく、青色光用画像形成光学系3BにおけるOプレート54の正面位相差値を小さく設定したことによって、全ての画像形成光学系3R,3G,3Bに起因する黒浮きが十分に抑えられ、コントラストを従来よりも向上することができる。   According to the projector 1 of the present embodiment, as described above, the O plate 54 of the red light image forming optical system 3R is compared with the front phase difference value of the O plate 54 of the green light image forming optical system 3G. By setting the front phase difference value large and the front phase difference value of the O plate 54 in the blue-light image forming optical system 3B small, black float caused by all the image forming optical systems 3R, 3G, and 3B is sufficiently obtained. It can be suppressed and the contrast can be improved as compared with the prior art.

本発明者は、本実施形態の効果を実証すべく、Oプレートの正面位相差値を変化させたときのコントラスト変化のシミュレーションを行った。
シミュレーションの条件として、液晶ライトバルブのセル厚を2.4μm、液晶層のリタデーション(Δn・d)を0.29、液晶層の波長分散を1.08、液晶層のプレチルト角を4.5度、Oプレートの波長分散を1.15、とした。結果を[表1]に示す。
In order to verify the effect of this embodiment, the present inventor performed a simulation of contrast change when the front phase difference value of the O plate was changed.
As simulation conditions, the cell thickness of the liquid crystal light valve is 2.4 μm, the retardation (Δn · d) of the liquid crystal layer is 0.29, the wavelength dispersion of the liquid crystal layer is 1.08, and the pretilt angle of the liquid crystal layer is 4.5 degrees. The wavelength dispersion of the O plate was 1.15. The results are shown in [Table 1].

Figure 2012150381
Figure 2012150381

表1に示すように、PBSの透過軸に対するOプレートの遅相軸のなす角度θを3度としたとき、全ての画像形成光学系におけるOプレートの正面位相差値を15.0nmで統一すると、緑色光用画像形成光学系におけるコントラストを100としたとき、赤色光用画像形成光学系におけるコントラストが99、青色光用画像形成光学系におけるコントラストが91に低下してしまう。これに対して、赤色光用画像形成光学系におけるOプレートの正面位相差値を15.4nm、緑色光用画像形成光学系におけるOプレートの正面位相差値を15.0nm、青色光用画像形成光学系におけるOプレートの正面位相差値を14.1nmとすると、全ての画像形成光学系においてコントラストを100とすることができる。   As shown in Table 1, when the angle θ formed by the slow axis of the O plate with respect to the PBS transmission axis is 3 degrees, the front phase difference value of the O plate in all image forming optical systems is unified at 15.0 nm. When the contrast in the green light image forming optical system is 100, the contrast in the red light image forming optical system is lowered to 99, and the contrast in the blue light image forming optical system is lowered to 91. On the other hand, the front phase difference value of the O plate in the image forming optical system for red light is 15.4 nm, the front phase difference value of the O plate in the image forming optical system for green light is 15.0 nm, and the image formation for blue light is performed. When the front retardation value of the O plate in the optical system is 14.1 nm, the contrast can be set to 100 in all the image forming optical systems.

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図12〜図14を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第1実施形態と同様であり、各画像形成光学系における位相差補償の手法が第1実施形態と異なるのみである。したがって、以下ではこの部分のみを説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the projector of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and only the phase difference compensation method in each image forming optical system is different from that of the first embodiment. Therefore, only this part will be described below.

本実施形態においては、各画像形成光学系3R,3G,3Bにおける位相差補償板12のOプレート54の遅相軸の方位角が異なっている。ここで、Oプレート54の遅相軸の方位角とは、PBS10の透過軸に対するOプレート54の遅相軸のなす角度を意味し、以下の説明では単に遅相軸角度と称する。具体的には、赤色光用画像形成光学系3RにおけるOプレート54の遅相軸角度は例えば9.4度に設定されている。緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の遅相軸角度は例えば9.1度に設定されている。青色光用画像形成光学系3BにおけるOプレート54の遅相軸角度は例えば8.5度に設定されている。   In the present embodiment, the azimuth angle of the slow axis of the O plate 54 of the phase difference compensation plate 12 in each of the image forming optical systems 3R, 3G, 3B is different. Here, the azimuth angle of the slow axis of the O plate 54 means an angle formed by the slow axis of the O plate 54 with respect to the transmission axis of the PBS 10, and is simply referred to as a slow axis angle in the following description. Specifically, the slow axis angle of the O plate 54 in the red light image forming optical system 3R is set to 9.4 degrees, for example. The slow axis angle of the O plate 54 in the green light image forming optical system 3G is set to 9.1 degrees, for example. The slow axis angle of the O plate 54 in the blue light image forming optical system 3B is set to 8.5 degrees, for example.

例えば、緑色光を基準としてOプレート54による位相差補償の最適化を行い、赤色光用画像形成光学系3RにおけるOプレート54の遅相軸角度を緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の遅相軸角度に合わせたとする。このとき、図13(A)に示すように、ポアンカレ球上においてOプレート54の作用による点Aから点Bへの移動距離は、赤の波長が緑の波長に比べて長いこととOプレート54の屈折率異方性に波長分散の影響が重なり合って、緑色光と比べて短くなる。液晶層33の作用による点Bから点Cへの移動距離、および点Cから点Dへの移動距離は緑色光の場合よりも長くなる。しかしながら、最適値になっていないため、図13(A)に示すように、点Cの到達点が最適値ではなくなる。そして、Oプレート54の作用による点Dから点Eへの移動距離は緑色光と比べて短くなる。その結果、赤色光の場合、点Eは点Aの位置まで戻らない。よって、この状態では黒浮きが抑えられず、表示のコントラストが低下する。
なお、以下に示す図12〜図14は、ポアンカレ球を軸S1の方向から見て、球表面をS2−S3平面上に投影した円として表している。
For example, the phase difference compensation by the O plate 54 is optimized based on the green light, and the slow axis angle of the O plate 54 in the red light image forming optical system 3R is set to the O plate 54 in the green light image forming optical system 3G. It is assumed that the slow axis angle is matched. At this time, as shown in FIG. 13A, the movement distance from the point A to the point B by the action of the O plate 54 on the Poincare sphere is that the red wavelength is longer than the green wavelength. The influence of chromatic dispersion overlaps with the refractive index anisotropy of the light and becomes shorter than that of green light. The moving distance from the point B to the point C and the moving distance from the point C to the point D due to the action of the liquid crystal layer 33 are longer than in the case of green light. However, since it is not the optimum value, the arrival point of the point C is not the optimum value as shown in FIG. The moving distance from the point D to the point E due to the action of the O plate 54 is shorter than that of green light. As a result, in the case of red light, the point E does not return to the position of the point A. Therefore, in this state, the black float cannot be suppressed, and the display contrast decreases.
12 to 14 shown below represent the Poincare sphere as a circle projected on the S2-S3 plane as seen from the direction of the axis S1.

また、青色光用画像形成光学系3BにおけるOプレート54の遅相軸角度を緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の遅相軸角度に合わせたとする。このとき、図14(A)に示すように、ポアンカレ球上においてOプレート54の作用による点Aから点Bへの移動距離は緑色光の場合と比べて長くなる。次に、液晶層33の作用による点Bから点Cへの移動距離、および点Cから点Dへの移動距離は緑色光の場合よりも長くなる。しかしながら、最適値になっていないため、図14(A)に示すように、点Cの到達点が最適値ではなくなる。次に、Oプレート54の作用による点Dから点Eへの移動距離は緑色光の場合と比べて長くなる。その結果、青色光の場合、点Eは点Aの位置には戻らない。よって、この状態では黒浮きが抑えられず、表示のコントラストが低下する。   Further, it is assumed that the slow axis angle of the O plate 54 in the blue light image forming optical system 3B is matched with the slow axis angle of the O plate 54 in the green light image forming optical system 3G. At this time, as shown in FIG. 14A, the moving distance from the point A to the point B due to the action of the O plate 54 on the Poincare sphere becomes longer than in the case of green light. Next, the moving distance from the point B to the point C and the moving distance from the point C to the point D due to the action of the liquid crystal layer 33 are longer than in the case of green light. However, since it is not the optimum value, the arrival point of the point C is not the optimum value as shown in FIG. Next, the moving distance from the point D to the point E due to the action of the O plate 54 becomes longer than in the case of green light. As a result, in the case of blue light, the point E does not return to the position of the point A. Therefore, in this state, the black float cannot be suppressed, and the display contrast decreases.

ここで、Oプレート54を面内で回転させてOプレート54の遅相軸角度を大きくする方向に変化させると、図12に示すように、ポアンカレ球上の点A−点B間を結ぶ曲線および点D−点E間を結ぶ曲線が、軸S3の方向に長く延びる形状に変化する。一方、Oプレート54の遅相軸角度を小さくする方向に変化させると、ポアンカレ球上の点A−点B間を結ぶ曲線および点D−点E間を結ぶ曲線が、軸S2の方向(図12における横方向)に近付く形状に変化する。   Here, when the O plate 54 is rotated in the plane to change the slow axis angle of the O plate 54 so as to increase, a curve connecting points A and B on the Poincare sphere as shown in FIG. The curve connecting point D and point E changes to a shape extending long in the direction of the axis S3. On the other hand, when the slow axis angle of the O plate 54 is changed in the direction of decreasing, the curve connecting the points A and B and the curve connecting the points D and E on the Poincare sphere are in the direction of the axis S2 (see FIG. 12 (lateral direction at 12).

上記の原理に従い、赤色光用画像形成光学系3RにおけるOプレート54の遅相軸角度を、緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の遅相軸角度よりも大きく設定する。これにより、図13(B)に示すように、点Cが軸S2を通り過ぎず、軸S2上に位置するように点A−点B間を結ぶ曲線の形状および点D−点E間を結ぶ曲線の形状を変化させれば、点Eを点Aに一致させることができる。このようにして、赤色光用画像形成光学系3Rに起因する黒浮きを十分に抑えることができる。   According to the above principle, the slow axis angle of the O plate 54 in the red light image forming optical system 3R is set larger than the slow axis angle of the O plate 54 in the green light image forming optical system 3G. As a result, as shown in FIG. 13B, the shape of the curve connecting point A and point B and the point D and point E are connected so that point C does not pass through axis S2 and is located on axis S2. If the shape of the curve is changed, the point E can coincide with the point A. In this way, it is possible to sufficiently suppress black floating caused by the red light image forming optical system 3R.

また、青色光用画像形成光学系3BにおけるOプレート54の遅相軸角度を、緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の遅相軸角度よりも小さく設定する。これにより、図14(B)に示すように、点Cが軸S2上に位置するように点A−点B間を結ぶ曲線の形状および点D−点E間を結ぶ曲線の形状を変化させれば、点Eを点Aに一致させることができる。このようにして、青色光用画像形成光学系3Bに起因する黒浮きを十分に抑えることができる。   Further, the slow axis angle of the O plate 54 in the blue light image forming optical system 3B is set smaller than the slow axis angle of the O plate 54 in the green light image forming optical system 3G. As a result, as shown in FIG. 14B, the shape of the curve connecting point A and point B and the shape of the curve connecting point D and point E are changed so that point C is positioned on axis S2. Then, the point E can be matched with the point A. In this way, the black float caused by the blue light image forming optical system 3B can be sufficiently suppressed.

本実施形態のプロジェクターによれば、以上説明したように、緑色光用画像形成光学系3GにおけるOプレート54の遅相軸角度に対して、赤色光用画像形成光学系3RにおけるOプレート54の遅相軸角度を大きく、青色光用画像形成光学系3BにおけるOプレート54の遅相軸角度を小さく設定したことによって、全ての画像形成光学系3R,3G,3Bに起因する黒浮きが十分に抑えられ、コントラストを従来よりも向上することができる。本実施形態の場合、Oプレート54の正面位相差値を変える必要がないため、全ての画像形成光学系3R,3G,3Bで同一の位相差補償板12を用いることができる。位相差補償板12を筐体50に固定する際に位相差補償板12の角度(面内の回転角度)だけを変えれば良く、容易に実現が可能である。   According to the projector of this embodiment, as described above, the slowness of the O plate 54 in the red light image forming optical system 3R with respect to the slow axis angle of the O plate 54 in the green light image forming optical system 3G. By increasing the phase axis angle and setting the slow axis angle of the O plate 54 in the blue light image forming optical system 3B to be small, black floating caused by all the image forming optical systems 3R, 3G, and 3B is sufficiently suppressed. Therefore, the contrast can be improved as compared with the conventional case. In the present embodiment, since it is not necessary to change the front phase difference value of the O plate 54, the same phase difference compensation plate 12 can be used in all the image forming optical systems 3R, 3G, 3B. When the phase difference compensation plate 12 is fixed to the housing 50, only the angle of the phase difference compensation plate 12 (in-plane rotation angle) needs to be changed, which can be easily realized.

本発明者は、本実施形態の効果を実証すべく、Oプレートの遅相軸角度を変化させたときのコントラスト変化のシミュレーションを行った。
シミュレーションの条件として、液晶ライトバルブのセル厚を2.4μm、液晶層のリタデーション(Δn・d)を0.29、液晶層の波長分散を1.08、液晶層のプレチルト角を4.5度、Oプレートの波長分散を1.15、とした。結果を[表2]に示す。
In order to verify the effect of this embodiment, the present inventor performed a simulation of a change in contrast when the slow axis angle of the O plate was changed.
As simulation conditions, the cell thickness of the liquid crystal light valve is 2.4 μm, the retardation (Δn · d) of the liquid crystal layer is 0.29, the wavelength dispersion of the liquid crystal layer is 1.08, and the pretilt angle of the liquid crystal layer is 4.5 degrees. The wavelength dispersion of the O plate was 1.15. The results are shown in [Table 2].

Figure 2012150381
Figure 2012150381

表2に示すように、Oプレートの正面位相差値を5nmで一定にしたとき、全ての画像形成光学系におけるOプレートの遅相軸角度を9.1度で統一すると、緑色光用画像形成光学系におけるコントラストを100としたとき、赤色光用画像形成光学系におけるコントラストが99、青色光用画像形成光学系におけるコントラストが91に低下してしまう。これに対して、赤色光用画像形成光学系におけるOプレートの遅相軸角度を9.4度、緑色光用画像形成光学系におけるOプレートの遅相軸角度を9.1度、青色光用画像形成光学系におけるOプレートの遅相軸角度を8.5度に設定すると、全ての画像形成光学系においてコントラストを100とすることができる。   As shown in Table 2, when the front retardation value of the O plate is kept constant at 5 nm, if the slow axis angle of the O plate in all image forming optical systems is unified at 9.1 degrees, image formation for green light is performed. When the contrast in the optical system is 100, the contrast in the image forming optical system for red light is reduced to 99, and the contrast in the image forming optical system for blue light is decreased to 91. On the other hand, the slow axis angle of the O plate in the image forming optical system for red light is 9.4 degrees, the slow axis angle of the O plate in the image forming optical system for green light is 9.1 degrees, and for blue light When the slow axis angle of the O plate in the image forming optical system is set to 8.5 degrees, the contrast can be set to 100 in all the image forming optical systems.

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記第1実施形態では各画像形成光学系におけるOプレートの正面位相差値のみを異ならせ、上記第2実施形態では各画像形成光学系におけるOプレートの遅相軸角度のみを異ならせた。これらの構成を組み合わせて、各画像形成光学系におけるOプレートの正面位相差値と遅相軸角度の双方を異ならせても良い。この構成によれば、Oプレートの正面位相差値と遅相軸角度のいずれか一方を現実的に調整可能な範囲で異ならせただけでは位相差補償が不十分な場合であっても、黒浮きを十分に抑え、コントラストを向上させることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, only the front phase difference value of the O plate in each image forming optical system is made different, and in the second embodiment, only the slow axis angle of the O plate in each image forming optical system is made different. By combining these configurations, both the front phase difference value and the slow axis angle of the O plate in each image forming optical system may be made different. According to this configuration, even if either one of the front phase difference value and the slow axis angle of the O plate is varied within a practically adjustable range, even if the phase difference compensation is insufficient, It is possible to sufficiently suppress the float and improve the contrast.

また、上記実施形態では、位相差補償板12として、図5(a)に示す構成のものを用いたが、図5(b)に示すように、基板52の一方の面にCプレート(負のCプレート)53Aを形成し、他方の面にCプレート(負のCプレート)53BとOプレート54とをこの順に積層して形成した位相差補償板56を用いても良い。   In the above embodiment, the phase difference compensating plate 12 having the configuration shown in FIG. 5A is used. However, as shown in FIG. (C plate) 53A may be formed, and a phase difference compensation plate 56 formed by laminating a C plate (negative C plate) 53B and an O plate 54 in this order on the other surface may be used.

その場合に、Cプレート(負のCプレート)53AとCプレート(負のCプレート)53Bとを合わせた光学特性が、図5(a)に示したCプレート53と同じになるように、基板52に対してCプレート53A、Cプレート53Bをそれぞれ形成する。これにより、Cプレート53A、Cプレート53Bによって1枚のCプレート53とみなすことができる。なお、図示を省略するが、図5(b)におけるCプレートとOプレートとを入れ替え、基板52の一方の面にCプレートとOプレートとをこの順に積層して形成し、他方の面にOプレートを形成した位相差補償板を用いても良い。その場合にも、基板52を挟んだ2枚のOプレートを合わせた光学特性が、図5(a)に示したOプレート54と同じになるようにする。   In that case, the substrate is arranged so that the optical characteristics of the C plate (negative C plate) 53A and the C plate (negative C plate) 53B are the same as those of the C plate 53 shown in FIG. C plate 53 </ b> A and C plate 53 </ b> B are respectively formed on 52. Thus, the C plate 53A and the C plate 53B can be regarded as one C plate 53. Although not shown, the C plate and the O plate in FIG. 5B are exchanged, and the C plate and the O plate are stacked in this order on one surface of the substrate 52, and the O plate is formed on the other surface. You may use the phase difference compensation board which formed the plate. Also in this case, the optical characteristics of the two O plates sandwiching the substrate 52 are made to be the same as those of the O plate 54 shown in FIG.

さらに、1枚の基板52に対してCプレート53とOプレート54とを形成し、これらを一体化してなる位相差補償板12に代えて、図5(c)に示すように、基板52AにCプレート53を形成し、別の基板52BにOプレート54を形成したものを用いても良い。すなわち、これらを合わせて一つの位相差補償板57として用いても良い。
その他、プロジェクターの各種構成部材の材料、形状、数、配置等に関しては、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
Further, a C plate 53 and an O plate 54 are formed on one substrate 52, and instead of the phase difference compensating plate 12 formed by integrating them, as shown in FIG. A C plate 53 may be formed, and another substrate 52B having an O plate 54 may be used. That is, these may be combined and used as one phase difference compensation plate 57.
In addition, the material, shape, number, arrangement, and the like of the various structural members of the projector are not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate.

1…プロジェクター、2…照明装置、3R,3G,3B…画像形成光学系、4…色合成素子(色合成光学系)、5…投射光学系、11R,11G,11B…液晶ライトバルブ、12,56,57…位相差補償板、53,53A,53B…Cプレート(第1位相差補償層)、54…Oプレート(第2位相差補償層)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 2 ... Illuminating device, 3R, 3G, 3B ... Image formation optical system, 4 ... Color composition element (color composition optical system), 5 ... Projection optical system, 11R, 11G, 11B ... Liquid crystal light valve, 12, 56, 57... Phase difference compensation plate, 53, 53A, 53B... C plate (first phase difference compensation layer), 54... O plate (second phase difference compensation layer).

Claims (4)

異なる色の複数の色光を射出する照明装置と、
前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、
前記照明装置と各々の前記液晶ライトバルブとの間に設けられ、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する第1位相差補償層と、二軸性の屈折率異方性を有する第2位相差補償層と、を含む位相差補償板と、
前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、
前記複数の液晶ライトバルブのうち、少なくとも一つの液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値が、他の液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値と異なることを特徴とするプロジェクター。
A lighting device that emits a plurality of colored lights of different colors;
A plurality of reflective liquid crystal light valves in a vertical alignment mode for modulating each of the plurality of color lights;
A first retardation compensation layer provided between the illumination device and each of the liquid crystal light valves, the optical axis of which has a negative uniaxial refractive index anisotropy along the thickness direction; A phase difference compensation plate including a second phase difference compensation layer having refractive index anisotropy;
A color synthesizing optical system that synthesizes the color light modulated by the plurality of liquid crystal light valves;
A projection optical system that projects the light synthesized by the color synthesis optical system onto a projection surface, and
Among the plurality of liquid crystal light valves, a front phase difference value of the phase difference compensator corresponding to at least one liquid crystal light valve is different from a front phase difference value of the phase difference compensator corresponding to another liquid crystal light valve. A projector characterized by that.
前記複数の液晶ライトバルブが、赤色光変調用液晶ライトバルブ、緑色光変調用液晶ライトバルブ、および青色光変調用液晶ライトバルブであり、
前記赤色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値が、前記緑色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値よりも大きく、前記青色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値が、前記緑色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の正面位相差値よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のプロジェクター。
The plurality of liquid crystal light valves are a red light modulation liquid crystal light valve, a green light modulation liquid crystal light valve, and a blue light modulation liquid crystal light valve,
A front phase difference value of the phase difference compensator corresponding to the liquid crystal light valve for red light modulation is larger than a front phase difference value of the phase difference compensator corresponding to the liquid crystal light valve for green light modulation, and the blue color A front phase difference value of the phase difference compensation plate corresponding to the light modulation liquid crystal light valve is smaller than a front phase difference value of the phase difference compensation plate corresponding to the green light modulation liquid crystal light valve. The projector according to claim 1.
異なる色の複数の色光を射出する照明装置と、
前記複数の色光の各々を変調する垂直配向モードの反射型の複数の液晶ライトバルブと、
前記照明装置と各々の前記液晶ライトバルブとの間に設けられ、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する第1位相差補償層と、二軸性の屈折率異方性を有する第2位相差補償層と、を含む位相差補償板と、
前記複数の液晶ライトバルブにより変調された色光を合成する色合成光学系と、
前記色合成光学系により合成された光を被投射面上に投射する投射光学系と、を備え、
前記複数の液晶ライトバルブのうち、少なくとも一つの液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の面内方位における遅相軸の方位角が、他の液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の面内方位における遅相軸の方位角と異なることを特徴とするプロジェクター。
A lighting device that emits a plurality of colored lights of different colors;
A plurality of reflective liquid crystal light valves in a vertical alignment mode for modulating each of the plurality of color lights;
A first retardation compensation layer provided between the illumination device and each of the liquid crystal light valves, the optical axis of which has a negative uniaxial refractive index anisotropy along the thickness direction; A phase difference compensation plate including a second phase difference compensation layer having refractive index anisotropy;
A color synthesizing optical system that synthesizes the color light modulated by the plurality of liquid crystal light valves;
A projection optical system that projects the light synthesized by the color synthesis optical system onto a projection surface, and
Of the plurality of liquid crystal light valves, the azimuth angle of the slow axis in the in-plane orientation of the phase difference compensation plate corresponding to at least one liquid crystal light valve is the same as that of the phase difference compensation plate corresponding to another liquid crystal light valve. A projector characterized by being different from an azimuth angle of a slow axis in an in-plane orientation.
前記複数の液晶ライトバルブが、赤色光変調用液晶ライトバルブ、緑色光変調用液晶ライトバルブ、および青色光変調用液晶ライトバルブであり、
前記照明装置と前記位相差補償板との間に、所定の透過軸を有する偏光ビームスプリッターが設けられ、
前記赤色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の前記遅相軸と前記透過軸とのなす角度が、前記緑色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の前記遅相軸と前記透過軸とのなす角度よりも大きく、前記青色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の前記遅相軸と前記透過軸とのなす角度が、前記緑色光変調用液晶ライトバルブに対応する前記位相差補償板の前記遅相軸と前記透過軸とのなす角度よりも小さいことを特徴とする請求項3に記載のプロジェクター。
The plurality of liquid crystal light valves are a red light modulation liquid crystal light valve, a green light modulation liquid crystal light valve, and a blue light modulation liquid crystal light valve,
A polarization beam splitter having a predetermined transmission axis is provided between the illumination device and the phase difference compensation plate,
An angle formed by the slow axis and the transmission axis of the retardation compensator corresponding to the red light modulating liquid crystal light valve is an angle formed by the retardation compensator corresponding to the green light modulating liquid crystal light valve. The angle formed between the slow axis and the transmission axis of the phase difference compensation plate corresponding to the blue light modulation liquid crystal light valve is larger than the angle formed between the phase axis and the transmission axis. The projector according to claim 3, wherein the projector is smaller than an angle formed by the slow axis and the transmission axis of the retardation compensation plate corresponding to the liquid crystal light valve.
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